O armazenamento de energia de dióxido de carbono é um novo tipo de tecnologia de armazenamento de energia a longo prazo. De acordo com informações públicas, atualmente três empresas, a Energy Dome, a Boruiding Energy e a Bairang New Energy, estão na vanguarda a nível mundial.
1. Energy Dome, Itália
Tal como o nome da empresa "Dome" descreve, a caraterística mais significativa do sistema de armazenamento de energia de dióxido de carbono Energy Dome é a utilização de enormes sacos de ar para armazenar gás de dióxido de carbono a uma temperatura e pressão próximas do normal.
Na visão do diretor executivo da Energy Dome, Claudio Spadacini, estas estruturas em forma de cúpula tornar-se-ão um símbolo da transição para as energias limpas, "tal como os moinhos de vento e os painéis solares".
Eficiente, de baixo custo, flexível, durável e fiável, a Energy Dome afirmou que o seu sistema de armazenamento de energia de dióxido de carbono atingirá um custo de eletricidade de 50-60 dólares americanos/MWh (340-410 yuan/MWh) nos próximos anos, o que será mais de duas vezes inferior ao das baterias de iões de lítio; ao mesmo tempo, o armazenamento de dióxido de carbono da Energy Dome A eficiência do sistema de energia pode atingir 75-80%.
Um ano após a entrada em funcionamento do primeiro projeto de demonstração comercial de armazenamento de energia de dióxido de carbono de 2,5MW/4MWh da Energy Dome, no final de 2023, a Energy Dome anunciou que iria implementar o primeiro projeto de armazenamento de energia de longa duração com uma duração de 10 horas em Itália. A escala do projeto é de 20MW/200MWh e espera-se que seja colocado em funcionamento comercial no terceiro trimestre de 2024. Clique aqui para obter mais informações sobre As 10 melhores células de bateria de alta capacidade.
De acordo com a Energy Dome, as despesas de capital necessárias para o projeto serão inferiores a 50% das despesas de capital para um projeto de armazenamento de energia de iões de lítio de 4 horas.
2. Bairang Nova Energia
A Bairang New Energy, fundada em 2021, utiliza a interconversão gás-líquido e a tecnologia de armazenamento de energia de sinergia de dois estados. O seu princípio básico é utilizar o excesso de eletricidade para comprimir o gás dióxido de carbono a uma temperatura e pressão normais em líquido durante o período de baixo consumo de eletricidade, e depois comprimi-lo. A energia térmica gerada durante o processo é armazenada. A energia térmica gerada durante o processo é armazenada; Aqui estão mais informações sobre sistema de armazenamento solar para varandas.
Durante os períodos de pico de consumo de energia, a energia térmica armazenada é utilizada para aquecer o dióxido de carbono líquido para um estado gasoso e acionar a turbina para gerar eletricidade.
A Bairang New Energy afirmou que a sua tecnologia de armazenamento de energia de dióxido de carbono de interconversão gás-líquido tem um custo de ciclo completo de eletricidade tão baixo quanto 0,15 yuan/KWh, o que é obviamente económico; ao mesmo tempo, a conceção do sistema de dissociação da unidade de potência do sistema e da unidade de capacidade significa que quando a potência é determinada.
Segundo esta premissa, o aumento do tempo de armazenamento de energia requer apenas a expansão da unidade de capacidade do sistema. Por conseguinte, quanto maior for o tempo de armazenamento de energia, menor será o custo unitário do sistema de armazenamento de energia de dióxido de carbono.
Devido ao ciclo fechado, o sistema de armazenamento de energia de dióxido de carbono da Bairang New Energy não é afetado por condições como a temperatura exterior e o ambiente geográfico, e tem uma boa aplicabilidade universal. As unidades e o equipamento relacionado são todos construídos acima do solo, pelo que a dificuldade de engenharia é baixa e a construção é rápida.
O armazenamento e a libertação de energia eléctrica são realizados através da mudança de fase física do dióxido de carbono. Quando a temperatura e a pressão de mudança de fase são determinadas, não há limite de tempo para a mudança de fase do dióxido de carbono no sistema de armazenamento de energia de dióxido de carbono de interconversão gás-líquido.
O equipamento da unidade é uma máquina rotativa, e o princípio de funcionamento é o mesmo que o da energia térmica. A unidade é semelhante e pode funcionar ininterruptamente. O ciclo único máximo de operação do sistema pode ser de até 24 horas, o tempo único de carga e descarga pode ser superior a 23 horas e o coeficiente de utilização de tempo equivalente do sistema pode ser próximo de 100%.
O projeto de armazenamento de energia de dióxido de carbono Wuhu Conch 10MW/80MWh, que será ligado à rede para produção de energia no final de 2023, adopta a tecnologia de armazenamento de energia de dióxido de carbono de interconversão gás-líquido da Bairang New Energy. Combinada com as características do processo de produção de cimento, utiliza o calor residual dos fornos de cimento para melhorar a eficiência do armazenamento de energia e converter o cimento em energia.
O dióxido de carbono emitido durante o processo de produção é comprimido até atingir um estado de alta pressão e armazenado num tanque de armazenamento de gás de alta pressão. O dióxido de carbono comprimido é então libertado através de uma válvula de libertação para acionar a turbina para rodar e gerar eletricidade.
O sistema está profundamente acoplado à linha de produção de captura de CCUS da Conch Cement e utiliza o dióxido de carbono capturado na linha de produção de cimento para o sistema de armazenamento de energia, a fim de conseguir o armazenamento temporário de dióxido de carbono, o que não só reduz o custo do sistema de armazenamento de energia, como também reduz o custo do armazenamento de carbono, conseguindo a captura e reciclagem de dióxido de carbono.
Ao mesmo tempo, ao utilizar plenamente o calor do gás de combustão abaixo de 110°C gerado durante o processo de produção de cimento, o calor residual é convertido em eletricidade e fornecido à produção, o que pode permitir à empresa poupar cerca de 1.565 toneladas de carvão normalizado por ano; a utilização sistemática de calor residual de baixa qualidade resolve o problema da utilização insuficiente de calor residual de baixa qualidade nas fábricas de cimento.
3. Borui Dingneng
Recentemente, Zhang Zhentao, cientista-chefe da Boruiding Energy, apresentou numa entrevista à ESPlaza Long-term Energy Storage Network, "A Boruiding Energy utiliza a tecnologia de armazenamento de energia de matriz de dióxido de carbono. Aqui estão mais informações sobre o topo fabricantes de bess.
O dióxido de carbono do lado de alta pressão pode ser armazenado num estado supercrítico ou na forma líquida de alta pressão e expande-se. Os lados traseiro e de baixa pressão podem ser armazenados em estado gasoso ou líquido.
Por conseguinte, em comparação com outras rotas tecnológicas de armazenamento de energia de dióxido de carbono, as combinações de armazenamento de energia de dióxido de carbono da Boruiding Energy são mais diversificadas e podem responder de forma flexível a diferentes cenários".
Ao contrário das empresas atualmente envolvidas na investigação e desenvolvimento da tecnologia de armazenamento de energia de dióxido de carbono em todo o mundo, a Borui Dingneng é a única empresa controlada por chineses e a única equipa integrada de investigação e indústria nacional neste domínio tecnológico, acrescentou Zhang Zhentao.
O novo armazenamento de energia de dióxido de carbono da Borui Dingneng baseia-se nos princípios do ciclo Brayton avançado e do ciclo Carnot invertido. Ele liquefaz o dióxido de carbono e o armazena a baixa pressão, e aciona o expansor para gerar eletricidade através da gaseificação impulsionada. Esta tecnologia tem as características de alta eficiência de ciclo, baixa dificuldade de construção, longa vida útil (30 a 50 anos), baixo custo do sistema, compatível com a tecnologia CCUS e não limitada por condições geográficas.
Além disso, em termos de cenários de aplicação, a tecnologia de armazenamento de energia de dióxido de carbono da Boruiding Energy pode estar em conformidade com a tendência tecnológica da CCUS e realizar a "transformação de resíduos em tesouros" de dióxido de carbono, que também é de alto valor para a conservação de energia e redução de carbono.
De acordo com Yue Yunkai, cofundador/CEO da Borui Dingneng, a Borui Dingneng dominou tecnologias-chave como o processo térmico de armazenamento de energia de dióxido de carbono e o controlo automático, especialmente a tecnologia de compressão transcrítica de CO2 de alta pressão/condições de funcionamento amplas, a tecnologia de compressão de CO2 de baixa exergia Borui Ding
A Energy alcançou avanços na tecnologia de troca/armazenamento de calor de alta carga, em condições de funcionamento amplas e na tecnologia de expansão de turbinas de CO2 de alta velocidade, bem como na resposta atempada e na tecnologia de controlo inteligente do sistema com base no armazenamento de energia e na programação de acções de libertação.
Em termos de desenvolvimento de produtos, o sistema de armazenamento de energia de dióxido de carbono desenvolvido pela Boruiding Energy pode atingir uma eficiência de armazenamento de energia de até 75%, pode atingir uma vida útil de mais de 30 anos e o custo da eletricidade é tão baixo quanto cerca de 0,15 yuan/KWh.
Em agosto de 2023, o primeiro projeto de demonstração e verificação de armazenamento de energia de dióxido de carbono líquido de 100 quilowatts do país será concluído; em outubro, a depuração e os testes conjuntos do sistema do projeto serão concluídos; em dezembro, o projeto será apresentado para a primeira central eléctrica comercial de armazenamento de energia de dióxido de carbono de 100MW/400MWh do mundo...
Embora a Boruidingneng, fundada em 2022, tenha começado tarde, está a afirmar-se no mercado de armazenamento de energia de dióxido de carbono com as suas capacidades de iteração tecnológica contínua.
4. Equipamento de base
O sistema de armazenamento de energia de dióxido de carbono consiste principalmente em tanques de armazenamento de alta e baixa pressão, compressores, turbinas e unidades de armazenamento de calor e frio.
Em comparação com o ar, o dióxido de carbono tem um peso molecular maior, pelo que a turbina e o compressor serão mais pequenos. Após a produção em massa, a quantidade de matérias-primas utilizadas pode ser reduzida e o custo reduzido.
Sendo um equipamento fundamental na fase de armazenamento de energia do dióxido de carbono, o desempenho do compressor afecta diretamente a eficiência de conversão do sistema. De acordo com as diferentes formas de compressão do fluido de trabalho, os compressores podem normalmente ser divididos em duas categorias: compressores de deslocamento positivo e compressores de turbina.
De acordo com as diferentes formas de alterar o volume de trabalho dos compressores de deslocamento positivo, estes podem ser divididos em duas categorias: compressores alternativos e compressores rotativos. Entre eles, os compressores de pistão são os compressores alternativos mais utilizados; os compressores rotativos incluem os compressores de parafuso, os compressores scroll, os compressores de palhetas deslizantes e os compressores de rotor rolante.
Os compressores de turbina podem ser divididos em compressores centrífugos e compressores de fluxo axial com base nas diferentes direcções do fluxo de gás.
Devido à grande pressão no lado de alta pressão dos sistemas de armazenamento de energia de dióxido de carbono, os compressores rotativos não são geralmente adequados para sistemas de armazenamento de energia de dióxido de carbono. Devido a restrições de fluxo, os compressores de pistão são geralmente adequados para sistemas de armazenamento de energia de dióxido de carbono de pequeno fluxo, e os compressores de turbina são geralmente adequados para sistemas de armazenamento de energia de dióxido de carbono em grande escala.
No que respeita aos compressores de pistão de dióxido de carbono, os fabricantes que ocupam atualmente mercados importantes a nível mundial incluem principalmente a empresa italiana Dorin Compressor Company, a Frascold Compressor Company, a Refcomp Compressor Company e a empresa alemã Bizer Refrigeration Technology Co.
Em termos de compressores de turbina de dióxido de carbono, os fabricantes de compressores centrífugos incluem principalmente a Danfoss, a Mitsubishi Heavy Industries, a Atlas Copco e outras empresas; existem relativamente poucos fabricantes de compressores de fluxo axial. Os principais fabricantes actuais incluem a MAN Energy Solutions na Alemanha e a Howden no Reino Unido. Aqui estão mais informações sobre armazenamento de energia fotovoltaica.
5. Resumo
Em suma, a promoção comercial da armazenagem de energia de dióxido de carbono tem perspectivas promissoras. No entanto, o sistema de armazenagem de energia a partir de dióxido de carbono apresenta também algumas deficiências.
Em primeiro lugar, é necessário aprofundar a investigação de base em matéria de inovação no domínio da armazenagem de energia de dióxido de carbono. A investigação teórica sobre o sistema tecnológico de base dos sistemas de armazenagem de energia a partir de dióxido de carbono é insuficiente, faltando também uma conceção completa a nível superior e um apoio a nível inferior.
Ainda há muitas tecnologias-chave que precisam de ser ultrapassadas no armazenamento de energia de dióxido de carbono em termos de teoria de construção do ciclo termodinâmico, estratégia de controlo do funcionamento dinâmico do sistema, desenvolvimento de equipamento-chave e seleção de materiais de elevado desempenho. Ao mesmo tempo, existe também uma certa pressão prática no processamento e fabrico de equipamento, na aplicação do sistema, etc.
Devido às propriedades únicas do dióxido de carbono, como a baixa viscosidade, a alta densidade e o baixo ponto crítico, existem também alguns problemas potenciais quando o compressor do sistema de armazenamento de energia de dióxido de carbono está a funcionar.
Mas como a Energy Dome espera no seu sítio Web oficial: "Bateria de CO2, a única alternativa viável para o armazenamento de energia de longa duração." No futuro, com a expansão da quota de mercado e a contínua iteração e atualização da tecnologia, o sistema de armazenamento de energia de dióxido de carbono tornar-se-á cada vez mais caro, tanto em termos de custo como de custo.
Tanto o desempenho como o rendimento serão melhorados. Espera-se também que o armazenamento de energia de dióxido de carbono, que é atualmente um pouco "de nicho", se torne uma direção de desenvolvimento importante para a energia eléctrica a longo prazo.Tecnologias de armazenamento de energia.
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